[go: up one dir, main page]

RU2758996C1 - Method for controlling three-phase synchronous generator - Google Patents

Method for controlling three-phase synchronous generator Download PDF

Info

Publication number
RU2758996C1
RU2758996C1 RU2020143557A RU2020143557A RU2758996C1 RU 2758996 C1 RU2758996 C1 RU 2758996C1 RU 2020143557 A RU2020143557 A RU 2020143557A RU 2020143557 A RU2020143557 A RU 2020143557A RU 2758996 C1 RU2758996 C1 RU 2758996C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
voltage
phase
current
average
Prior art date
Application number
RU2020143557A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Маркович Зеликин
Виктор Владимирович Королев
Юрий Павлович Коновалов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2020143557A priority Critical patent/RU2758996C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758996C1 publication Critical patent/RU2758996C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, namely to the regulation of three-phase synchronous generators, and can be used in automatic control systems of three-phase synchronous generators intended mainly for aviation power supply systems. A method for controlling a three-phase synchronous generator is proposed, in which the average and phase voltages of the generator are measured, the average voltage is regulated and the maximum phase voltage of the generator is limited by affecting the excitation current. The average value of the generator current is measured, a signal is formed proportional to the ratio of the average value of the generator current to the maximum phase voltage of the generator, and the excitation current is increased by the value of this signal.
EFFECT: present invention makes it possible to increase the accuracy of regulating the voltage of the generator in transient modes.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к регулированию трехфазных синхронных генераторов, и может быть использовано в системах автоматического управления трехфазными синхронными генераторами, предназначенными преимущественно для авиационных систем электропитания.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to the regulation of three-phase synchronous generators, and can be used in automatic control systems for three-phase synchronous generators, intended primarily for aviation power supply systems.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ управления трехфазным синхронным генератором, при котором измеряют среднее и фазные напряжения генератора, регулируют среднее напряжение и ограничивают максимальное фазное напряжение генератора воздействием на ток возбуждения (Электрооборудование летательных аппаратов, том 1, Москва, издательство МЭИ, 2005 г., с. 273, 274, рис. 9.14, и 9.17). [1]The closest to the claimed invention in terms of the technical essence and the achieved technical result is a method for controlling a three-phase synchronous generator, in which the average and phase voltages of the generator are measured, the average voltage is regulated and the maximum phase voltage of the generator is limited by affecting the excitation current (Electrical equipment of aircraft, volume 1, Moscow , publishing house MEI, 2005, pp. 273, 274, Fig. 9.14, and 9.17). [1]

В результате анализа данного способа необходимо отметить, что при включении мощных потребителей, в частности, электродвигателей с высоким значением пускового тока, отклонение напряжения сети от номинального значения достигает 30% и более из-за ограниченного быстродействия регулятора напряжения.As a result of the analysis of this method, it should be noted that when powerful consumers, in particular, electric motors with a high starting current, are turned on, the deviation of the mains voltage from the nominal value reaches 30% or more due to the limited speed of the voltage regulator.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности регулирования напряжения генератора в переходных режимах.The technical result of the present invention is to improve the accuracy of voltage regulation of the generator in transient modes.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе управления трехфазным синхронным генератором, при котором измеряют среднее и фазные напряжения генератора, регулируют среднее напряжение и ограничивают максимальное фазное напряжение генератора воздействием на ток возбуждения, новым является то, что измеряют среднее значение тока генератора, формируют сигнал, пропорциональный отношению среднего значения тока генератора к максимальному фазному напряжению генератора, и на величину этого сигнала повышают ток возбуждения.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of controlling a three-phase synchronous generator, in which the average and phase voltages of the generator are measured, the average voltage is regulated and the maximum phase voltage of the generator is limited by affecting the excitation current, the new is that the average value of the generator current is measured, a signal is generated that is proportional to the ratio of the average value of the generator current to the maximum phase voltage of the generator, and the excitation current is increased by the value of this signal.

На фиг. 1 представлена схема системы управления возбуждением трехфазного генератора, реализующая предлагаемый способ управления.FIG. 1 shows a diagram of a three-phase generator excitation control system that implements the proposed control method.

Система содержит трехфазный синхронный генератор 1, напряжения фаз которого измеряются блоком 2 однофазных выпрямителей, формирующим на своих выходах значения напряжений на каждой из фаз генератора (UфA, UфB, UфC) и первым трехфазным выпрямителем 3, формирующем на своем выходе среднее значение напряжения генератора (Ucp). Токи фаз генератора 1 измеряются блоком 4 токовых трансформаторов, выходы которого подключены ко второму трехфазному выпрямителю 5, формирующему на своем выходе среднее значение тока генератора 1 (Icp).The system contains a three-phase synchronous generator 1, the phase voltages of which are measured by a block 2 of single-phase rectifiers, which forms at its outputs the voltage values on each of the generator phases (Uf A , Uf B , Uf C ) and the first three-phase rectifier 3, which forms an average voltage value at its output generator (Ucp). The currents of the phases of the generator 1 are measured by the block 4 of current transformers, the outputs of which are connected to the second three-phase rectifier 5, which forms at its output the average value of the current of the generator 1 (Icp).

Система содержит селектор 6 максимального уровня, входы которого подключены к выходам блока 2 однофазных выпрямителей, а выход к второму входу регулятора напряжения с комбинированным регулированием 7, к первому входу которого подключен выход первого трехфазного выпрямителя 3.The system contains a maximum level selector 6, the inputs of which are connected to the outputs of the unit 2 of single-phase rectifiers, and the output to the second input of the voltage regulator with combined regulation 7, to the first input of which the output of the first three-phase rectifier 3 is connected.

Регулятор 7 подключен к первому входу суммирующего усилителя 8, формирующего ток возбуждения генератора 1. Ко второму входу суммирующего усилителя 8 подключен выход блока 9 деления, к первому входу которого подключен выход второго трехфазного выпрямителя 5, а ко второму - выход селектора 6 максимального уровня.The regulator 7 is connected to the first input of the summing amplifier 8, which forms the excitation current of the generator 1. The output of the division unit 9 is connected to the second input of the summing amplifier 8, to the first input of which the output of the second three-phase rectifier 5 is connected, and to the second - the output of the maximum level selector 6.

Система может быть скомпонована из известных блоков.The system can be assembled from known blocks.

Регулятор напряжения с комбинированным регулированием 7 известен: при небольшой несимметричной нагрузке регулятор поддерживает среднее по трем фазам напряжение, а при росте несимметрии - напряжение той фазы, в которой оно максимально [1].The voltage regulator with combined regulation 7 is known: with a small unbalanced load, the regulator maintains the voltage averaged over three phases, and with an increase in unbalance, the voltage of the phase in which it is maximum [1].

Суммирующий усилитель 8 является стандартным, коэффициент усиления его первого входа выбирается из условия устойчивой работы регулятора напряжения 7, коэффициент усиления второго входа выбирается из условия компенсации током возбуждения возмущений от изменения нагрузки.Summing amplifier 8 is standard, the gain of its first input is selected from the condition of stable operation of the voltage regulator 7, the gain of the second input is selected from the condition of compensation by the excitation current of disturbances from changes in the load.

Делитель 9 реализует следующую функциональную зависимость:Divider 9 implements the following functional dependency:

Y=Х1/Х2, где Y - выходное значение сигнала, X1 - значение сигнала на первом входе делителя, а Х2 - на втором.Y = X1 / X2, where Y is the output value of the signal, X1 is the signal value at the first input of the divider, and X2 is at the second.

Остальные используемые в системе блоки являются стандартными. Система работает следующим образом.The rest of the blocks used in the system are standard. The system works as follows.

Среднее значение напряжение генератора Ucp с выхода трехфазного выпрямителя 3 поступает на первый вход регулятора напряжения с комбинированным регулированием 7.The average value of the generator voltage Ucp from the output of the three-phase rectifier 3 is fed to the first input of the voltage regulator with combined regulation 7.

Селектор 6 максимального уровня по сигналам напряжений фаз генератора, измеренных блоком 2 формирует сигнал максимального фазного напряжения генератора UфMAX, который поступает на второй вход регулятора напряжения 7.The selector 6 of the maximum level according to the voltage signals of the phases of the generator, measured by block 2, generates a signal of the maximum phase voltage of the generator Uf MAX , which is fed to the second input of the voltage regulator 7.

Выход регулятора напряжения 7 поступает на первый вход суммирующего усилителя 8.The output of the voltage regulator 7 is fed to the first input of the summing amplifier 8.

Измеренные блоком токовых трансформаторов 4 фазные токи поступают на входы второго трехфазного выпрямителя 5, который формирует среднее значение тока генератора Iср и подает его на первый вход блока деления 9. На второй вход блока деления 9 подается сигнал максимального фазного напряжения UфMAX с выхода селектора максимума 6. Выход блока деления равен отношениюThe phase currents measured by the block of current transformers 4 are fed to the inputs of the second three-phase rectifier 5, which forms the average value of the generator current Iav and feeds it to the first input of the dividing unit 9. The signal of the maximum phase voltage Uf MAX from the output of the maximum selector 6 is fed to the second input of the dividing unit 9 . The output of the division block is equal to the ratio

Y=Icp/Uф макс, гдеY = Icp / Uph max, where

Y [Ом-1] - проводимость нагрузки,Y [Ohm -1 ] - load conductivity,

Icp [А] - среднее значение тока генератора,Icp [A] - average value of the generator current,

UфMAX [В] - максимальное фазное напряжение генератора,Uf MAX [V] - maximum phase voltage of the generator,

Выход блока деления 9 подается на второй вход суммирующего усилителя 8.The output of the division unit 9 is fed to the second input of the summing amplifier 8.

Суммирующий усилитель 8 формирует ток возбуждения генератора 1 как сумму сигнала регулятора напряжения 7, и сигнала, пропорционального току нагрузки.The summing amplifier 8 generates the excitation current of the generator 1 as the sum of the signal of the voltage regulator 7 and a signal proportional to the load current.

Основная составляющая тока возбуждения формируется в зависимости от тока нагрузки, а регулятор напряжения при нормальной работе системы электропитания обеспечивает точное поддержание среднего значения напряжения генератора.The main component of the excitation current is formed depending on the load current, and the voltage regulator, during normal operation of the power supply system, ensures accurate maintenance of the average value of the generator voltage.

При резком изменении нагрузки фазные напряжения кратковременно снижаются, и одновременно снижается средний ток генератора. При этом отношение среднего тока к максимальному напряжению Y сохраняется, что обеспечивает величину тока возбуждения, необходимую для быстрого парирования возмущения.With a sharp change in load, the phase voltages decrease for a short time, and at the same time the average generator current decreases. In this case, the ratio of the average current to the maximum voltage Y is maintained, which provides the excitation current value necessary for a quick parry of the disturbance.

При аварии в системе электропитания, например, при коротком замыкании одной из фаз, увеличивается среднее значение тока генератора, снижается среднее напряжение и максимальное фазное напряжение возрастает из-за небаланса фазных напряжений. Регулятор с комбинированным регулированием переходит в режим ограничения максимального фазного напряжения. Выход Y блока деления 9 обратно пропорционален величине максимального напряжения, что ограничивает рост выходного сигнала блока деления 9 и позволяет регулятору напряжения 7 обеспечить поддержание максимального фазного напряжения в допустимых пределах.In the event of an accident in the power supply system, for example, with a short circuit of one of the phases, the average value of the generator current increases, the average voltage decreases and the maximum phase voltage increases due to the imbalance of the phase voltages. The regulator with combined regulation goes into the mode of limiting the maximum phase voltage. The output Y of the dividing unit 9 is inversely proportional to the value of the maximum voltage, which limits the growth of the output signal of the dividing unit 9 and allows the voltage regulator 7 to maintain the maximum phase voltage within acceptable limits.

В результате в переходных режимах при нормальной работе системы электроснабжения в 1,5-2 раза снижается отклонение среднего напряжения от номинального значения и сокращается время восстановления напряжения, а в аварийных режимах работы максимальное фазное напряжение поддерживается в заданных пределах.As a result, in transient modes during normal operation of the power supply system, the deviation of the average voltage from the nominal value decreases by 1.5-2 times and the voltage recovery time is reduced, and in emergency modes of operation, the maximum phase voltage is maintained within the specified limits.

Claims (1)

Способ управления трехфазным синхронным генератором, при котором измеряют среднее и фазные напряжения генератора, регулируют среднее напряжение и ограничивают максимальное фазное напряжение генератора воздействием на ток возбуждения, отличающийся тем, что измеряют среднее значение тока генератора, формируют сигнал, пропорциональный отношению среднего значения тока генератора к максимальному фазному напряжению генератора, и на величину этого сигнала повышают ток возбуждения.A method for controlling a three-phase synchronous generator, in which the average and phase voltages of the generator are measured, the average voltage is regulated and the maximum phase voltage of the generator is limited by affecting the excitation current, characterized in that the average value of the generator current is measured, a signal is generated proportional to the ratio of the average value of the generator current to the maximum phase voltage of the generator, and the excitation current is increased by the value of this signal.
RU2020143557A 2020-12-29 2020-12-29 Method for controlling three-phase synchronous generator RU2758996C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143557A RU2758996C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Method for controlling three-phase synchronous generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143557A RU2758996C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Method for controlling three-phase synchronous generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758996C1 true RU2758996C1 (en) 2021-11-08

Family

ID=78466782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143557A RU2758996C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Method for controlling three-phase synchronous generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758996C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1376211A1 (en) * 1986-01-08 1988-02-23 Предприятие "Сибтехэнерго" Производственного Объединения По Наладке,Совершенствованию Технологии И Эксплуатации Электростанций И Сетей "Союзтехэнерго" Apparatus for controlling excitation of synchronous generator
SU1534743A1 (en) * 1987-09-10 1990-01-07 Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина Method of control of synchronous machine excitation current
RU2339144C1 (en) * 2007-07-19 2008-11-20 Юрий Владимирович Шаров Method for improving dynamic stability and damping oscillations of electric-power systems and device for its realisation
RU2682917C2 (en) * 2014-05-12 2019-03-22 Дженерал Электрик Текнолоджи Гмбх Static exciter system for generators
US20190253011A1 (en) * 2016-11-02 2019-08-15 Mitsubishi Electric Corporation Power generation control system, power generation control device, and external control device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1376211A1 (en) * 1986-01-08 1988-02-23 Предприятие "Сибтехэнерго" Производственного Объединения По Наладке,Совершенствованию Технологии И Эксплуатации Электростанций И Сетей "Союзтехэнерго" Apparatus for controlling excitation of synchronous generator
SU1534743A1 (en) * 1987-09-10 1990-01-07 Производственное Объединение "Уралэлектротяжмаш" Им.В.И.Ленина Method of control of synchronous machine excitation current
RU2339144C1 (en) * 2007-07-19 2008-11-20 Юрий Владимирович Шаров Method for improving dynamic stability and damping oscillations of electric-power systems and device for its realisation
RU2682917C2 (en) * 2014-05-12 2019-03-22 Дженерал Электрик Текнолоджи Гмбх Static exciter system for generators
US20190253011A1 (en) * 2016-11-02 2019-08-15 Mitsubishi Electric Corporation Power generation control system, power generation control device, and external control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4044296A (en) Electronic voltage regulator for three-phase generators
CN106716761B (en) Generator set power control in an electrical power system
US3634750A (en) Regulator apparatus responsive to generator output power factor and voltage
US4262242A (en) Voltage regulator
US11520362B2 (en) Control for a target common bus voltage
US20200358291A1 (en) Load balancing
RU2758996C1 (en) Method for controlling three-phase synchronous generator
RU2606643C1 (en) Method for controlling self-contained asynchronous generator
US11404868B2 (en) Over-voltage prevention apparatus and method of distribution line connected with distributed generator
RU2687952C1 (en) Power flows control method by means of the voltage vector regulation in the load nodes and device of its implementation
RU2757222C1 (en) Method for controlling three-phase synchronous generator
US11905029B2 (en) Passive power sharing of paralleled sources
CA1115344A (en) Voltage regulator for a.c. generator
US11522478B2 (en) Systems and methods for predictive load response
US11520361B2 (en) Control for a target common bus voltage
US11518538B2 (en) Control for a target common bus voltage
US3351845A (en) Excitation system for a dynamoelectric machine
US2412442A (en) Regulator system
Satpathi et al. Flux estimation based dc bus voltage control in marine dc power system
US3496448A (en) Static converter with means responsive to a decrease in output voltage
CN109039097B (en) Variable frequency control method and device, shore power system and storage medium
RU2264016C1 (en) Transformer protection method and device (alternatives)
US2454165A (en) Regulating system
CA3131150C (en) Advanced cross-current compensation system and method for enhancing reactive current sharing in power generation having multiple generators
RU2754455C1 (en) Method for controlling an electric power system with wind turbines